1、用牛顿运动定律解决问题(二)(15分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分。多选题已在题号后标出)1.物体在共点力作用下,下列说法中正确的是()A.物体的速度在某一时刻等于零,物体就一定处于平衡状态B.物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态C.物体处于平衡状态,所受合力一定为零D.物体处于平衡状态时,物体一定做匀速直线运动【解析】选C。处于平衡状态的物体,从运动形式上来看是处于静止或匀速直线运动状态,从受力上来看,物体所受合力为零。某一时刻速度为零的物体,受力不一定为零,故不一定处于平衡状态,选项A、D错误;物体相对于另一物体静止时,该物体不一定静止,如当另一物体做
2、变速运动时,该物体也做变速运动,此物体处于非平衡状态,故选项B错误;由共点力的平衡条件可知选项C正确。2.(2014厦门高一检测)2013年6月26日8时7分许,搭乘3名中国航天员的神舟十号载人飞船返回舱,在内蒙古中部草原上顺利着陆。返回舱在重返大气层时,速度可达几千米每秒。为保证返回舱安全着陆,在下降过程中要利用降落伞使返回舱减速。如图所示为神十返回舱主降落伞打开,返回舱减速下降过程,在这过程中()A.返回舱处于失重状态B.返回舱处于超重状态C.航天员受到的重力变小了D.航天员受到的重力与返回舱对他的作用力相等【解析】选B。返回舱减速下降时,加速度方向向上,故返回舱处于超重状态,但返回舱的重
3、力不变,故选项B对,A、C错;由于返回舱处于超重状态,里面的人也处于超重状态,故航天员受到的重力小于返回舱对他的作用力,选项D错误。【变式训练】(2014济宁高一检测)关于超重和失重,下列说法中正确的是()A.超重就是物体受的重力增大了B.失重就是物体受的重力减小了C.完全失重就是物体一点重力都不受了D.不论超重或失重甚至完全失重,物体所受重力是不变的【解析】选D。所谓超重(或失重),指的是物体对支持物的压力(或悬挂物的拉力)大于(或小于)自身重力的现象,而物体自身的重力不变。故选项D正确,选项A、B、C错误。3.(多选)(2014武汉高一检测)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情
4、况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录,如图所示。图甲为电梯静止时体重计的照片,图乙、图丙、图丁和图戊分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是()A.根据图乙推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态B.根据图丙推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态C.根据图丁推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态D.根据图戊推断电梯可能处于减速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态【解析】选C、D。由图甲可知,该同学的体重为46kg,图乙中体重计的示数大
5、于人的重力,故该同学处于超重状态,该电梯可能加速上升,也可能减速下降,选项A错误;图丙中体重计的示数小于人的重力,故该同学处于失重状态,该电梯可能加速下降,也可能减速上升,选项B错误;图丁中体重计的示数小于人的重力,故该同学一定处于失重状态,该电梯可能加速下降,也可能减速上升,选项C正确;图戊中体重计的示数大于人的重力,故该同学一定处于超重状态,该电梯可能加速上升,也可能减速下降,选项D正确。【总结提升】正确理解超重、失重现象(1)超重与失重现象仅仅是一种表象,只是拉力(或压力)的增大或减小,物体的重力大小是不变的。(2)物体处于超重状态时,不一定是向上加速运动,也可能是向下减速运动;同理,物
6、体处于失重状态时,不一定是向下加速运动,也可能是向上减速运动。(3)能否发生超重或失重现象是由加速度的方向决定的,与运动方向无关;加速度的大小决定了发生超重或失重时,“超出或失掉重力”的大小。4.(2014娄底高一检测)体重为500N的小勇站在体重计上,在升降机中研究超重与失重现象,升降机在上升过程中经历了加速、匀速和减速三个阶段,比较符合实际情况的体重计的示数依次应为()A.480N、500N、520NB.520N、500N、480NC.480N、520N、500ND.500N、500N、500N【解析】选B。在向上加速过程中,人处于超重状态,故体重计的示数大于自身重力;在匀速向上时,体重计
7、的示数等于人的重力;在向上减速过程中,人处于失重状态,故体重计的示数小于自身重力。所以选项B正确,选项A、C、D错误。【变式训练】(2014温州高一检测)在以加速度a匀加速上升的电梯中,有一个质量为m的人,下列说法正确的是()A.此人对地球的吸引作用产生的力为m(g-a)B.此人对电梯的压力为m(g-a)C.此人受到的重力为m(g + a)D.此人的视重为m(g + a)【解析】选D。人受到的重力以及人对地球的引力与人的运动状态无关,只与质量和重力加速度有关,即G=mg,A、C错;由于电梯匀加速上升,人处于超重状态,此时人对电梯的压力FN=m(g+a),故B错,D对。5.(多选)竖直上抛的物体
8、,又落回抛出点,关于物体运动的下列说法中正确的有()A.上升过程和下落过程,时间相等、位移相同B.物体到达最高点时,速度和加速度均为零C.整个过程中,任意相等时间内物体的速度变化量均相同D.不管竖直上抛的初速度有多大(v010m/s),物体上升过程的最后1s时间内的位移总是不变的【解析】选C、D。上升和下落过程时间相等,而位移大小相等、方向相反,物体到最高点加速度仍为g,故选项A、B均错;在任意相等时间t内,速度变化量均为gt,选项C正确;根据逆向思维知,物体上升过程最后1s内位移和自由下落第1s内位移大小是相等的,都为g12=g,选项D也正确。二、非选择题(15分)6.(2014兰州高一检测
9、)竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧测力计,如图所示,弹簧测力计的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列情况下电梯具体的运动情况(g取10m/s2)：(1)当弹簧测力计的示数FT1=40N,且保持不变;(2)当弹簧测力计的示数FT2=32N,且保持不变;(3)当弹簧测力计的示数FT3=44N,且保持不变。【解析】(1)由于FT1=40N=G,物体处于平衡状态,电梯可能静止或做匀速直线运动。(2)由于FT2=32NG,物体处于超重状态;由牛顿第二定律得FT3-G=ma,a=1m/s2;电梯可能以1m/s2的加速度向上做加速运动,也可能以1m/s2的加速度向下做减速运动。答案：见解析
10、(25分钟50分)一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分。多选题已在题号后标出)1.物体受到与水平方向成30角的拉力F的作用,向左做匀速直线运动,如图所示。则物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力的方向是()A.向上偏左B.向上偏右C.竖直向上D.竖直向下【解析】选C。物体受四个力的作用,如图所示,由于物体做匀速直线运动,则由受力平衡知：力F的水平分量与摩擦力F大小相等,故两力的合力竖直向上,大小等于F竖直向上的分力,C对。2.(2014长春高一检测)某跳水运动员在3m长的踏板上起跳,我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态,其中A为无人时踏板静止点,B为人站在踏板上静止
11、时的平衡点,C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点,则下列说法正确的是()A.人和踏板由C到B的过程中,人向上做匀加速运动B.人和踏板由C到A的过程中,人处于超重状态C.人和踏板由C到A的过程中,先超重后失重D.人在C点具有最大速度【解析】选C。人由C到B的过程中,重力不变,弹力一直减小,合力减小,所以加速度减小,故A错误;人和踏板由C到B的过程中,弹力大于重力,加速度向上,人处于超重状态,从B到A的过程中,重力大于弹力,加速度向下,处于失重状态,故B错误,C正确;人在C点的速度为零,故D错误。【变式训练】(2014大同高一检测)蹦极是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志。运动员从高处跳下
12、,弹性绳被拉展前做自由落体运动,弹性绳被拉展后在弹性绳的缓冲作用下,运动员下落一定高度后速度减为零。在下降的全过程中,下列说法中正确的是()A.运动员一直处于失重状态B.弹性绳拉展后运动员先处于失重状态,后处于超重状态C.弹性绳拉展后运动员先处于超重状态,后处于失重状态D.弹性绳拉展前运动员处于失重状态,弹性绳拉展后运动员处于超重状态【解析】选B。运动员先做自由落体运动,此时a=g,处于完全失重状态;弹性绳拉展后运动员并不立即减速,在拉力小于重力前,加速度仍向下,仍处于失重状态;之后拉力大于重力,运动员减速,其加速度向上,处于超重状态,故A、C、D错误,B正确。3.物体静止在斜面上,若斜面倾角
13、增大(物体仍静止),则物体受到的斜面支持力和摩擦力的变化情况是()A.支持力增大,摩擦力增大B.支持力增大,摩擦力减小C.支持力减小,摩擦力增大D.支持力减小,摩擦力减小【解题指南】解答本题时可按以下步骤进行：(1)对物体进行受力分析,搞清物体的受力情况。(2)画出物体在斜面倾角增大时不同状态下受力的矢量图(画在同一幅图中)。(3)根据表示力的线段的长度变化判断力的变化。【解析】选C。以物体为研究对象,画出物体受力的矢量图如图所示,由表示支持力和摩擦力的有向线段的长度的变化可知,当斜面倾角增大时,支持力减小,摩擦力增大。4.一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)。设抛出时t=0,得到
14、物体上升高度随时间变化的h-t图像如图所示,则该行星表面重力加速度大小与物体被抛出时的初速度大小分别为()A.8m/s220m/sB.10m/s225m/sC.8m/s225m/sD.10m/s220m/s【解析】选A。根据图像可知物体在t=2.5s时上升到最大高度,为25m。由竖直上抛运动公式h=v0t-gt2,v2-=-2gh可求得A项正确。二、非选择题(本题共2小题,共22分)5.(8分)如图所示,质量为m的物体在与竖直方向成角的推力F作用下,沿竖直墙壁向上匀速运动。若物体与墙面间的动摩擦因数为,试求F的大小。【解析】物体的受力如图所示,由共点力的平衡条件,沿水平方向FN-Fsin=0,
15、沿竖直方向Fcos=mg+Ff,又Ff=FN,解得F=。答案：6.(14分)(2014衡水高一检测)一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75m的高处,然后让座舱自由落下。落到离地面30m高时,制动系统开始启动,座舱均匀减速,到地面时刚好停下。若座舱中某人用手托着m=5kg的铅球,取g=10m/s2,试求：(1)从开始下落到最后着地经历的总时间。(2)当座舱落到离地面35m的位置时,手对球的支持力是多少?(3)当座舱落到离地面15m的位置时,球对手的压力是多少?【解题指南】解答本题时可按以下步骤进行：(1)分清座舱有两个不同的运动过程;(2)对两个运动过程进行受力分析,然后用运动学和动力学知识列方程;(3)求解方程,并得出结果。【解析】(1)由题意可知,座舱先自由下落h1=75m-30m=45m由h1=g得t1=3s下落45m时的速度v1=gt1=30m/s减速过程中的平均速度=15m/s减速时间t2=2s,总时间t=t1+t2=5s (2)离地面35m时,座舱自由下落,处于完全失重状态,所以手对球的支持力为零;(3)由=2gh1=2ah2得,减速过程中加速度的大小a=15m/s2(或a=15m/s2)根据牛顿第二定律：FN-mg=ma解得：FN=125N根据牛顿第三定律可知,球对手的压力为125N答案：(1)5s(2)0(3)125N
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